浅谈建筑结构未来的发展趋势

刘青

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

1 概述

在作为一名石油化工行业的结构工程师工作的近20a 的时间里，伴随着建筑结构主要规范的不停升级迭代、甲方对设计质量设计进度越来越严苛的要求、以及要求的施工周期越来越短，且由于近年来化工行业安全事故的频发，给国家和人民带来了生命的威胁和财产的损失，因此国家对化工行业的各方面要求越来越严格，项目的审批也越来越困难。但是国家的发展又离不开化工行业的发展，虽然项目审批很困难，但是一旦项目审批下来，为了追求进度，甲方又要求设计与施工必须尽快完成，以便项目尽快的投入生产运营产生价值。这也就给结构设计提出了比以往更高的标准，要求必须在保证建筑结构安全的前提下，提升设计速度且要方便施工与安装。

综上所述，总结自己以往的经验以及与行业内各位资深老前辈们探讨，分析得出未来建筑结构的发展趋势，现将此发展趋势做一个浅显的分析，希望能够对大家有所帮助。

2 发展方向

2.1 钢结构

伴随着我国经济建设的不断发展壮大，工业生产发展迅速，为了适应现代工业生产的科技化、自动化、集成化发展，钢结构工业厂房应用也越来越广泛，当今我国的钢产量已达上亿t，这也为钢结构的工业建筑发展提供了很有利的条件。钢结构工业厂房是大规模工业生产发展的必然趋势，更是工业现代化建设的重要组成部分。钢结构的稳定性、可靠性、安全性能够在很大程度上提供给工业生产良好的性能保证，推进工业化生产高效、快速的发展与壮大。

钢结构由于其自身材质轻而强度高、工厂可批量化生产、现场安装方便，易于拆装而备受甲方及施工单位的追捧，特别是现在项目普遍要求建设周期短、方便安装、厂房功能可更改等，一些腐蚀性不强的装置与要求跨度大空间大、分割使用灵活的仓库厂房等首选采用轻钢结构，且钢结构有着混凝土无法超越的优点，如对抗震有利、梁柱连接形式明确、各构件传力路径清晰。特别是随着我国生产水平的提升，大家对建筑物外形的要求也是越来越高，除了实用，建筑的外形也越来越受重视，而钢结构的建筑外形秀气美观，很好的弥补了混凝土粗笨的缺点。总之，安全、实用、经济、使用方便是结构设计一直应该遵循的设计原则。

2.2 装配式结构

随着我国工业化程度的提高，对建筑各构件提出了新的要求，要求各构件做到标准化工业化生产，这就催生了装配式结构，特别是国务院的大力强推、地方政府政策的相继出台，装配式结构逐渐进入人们的视野。装配式结构作为一种全新应用的建筑形式，其通过预先制作结构中用到的各种构件，然后运输到施工现场装配，进行施工建设和应用。此种建设方式，在保证现场施工有序管理的基础上，提高了施工效率，降低了成本投入，且对于保证工程质量高效建设起着非常重要的作用。但是，装配式结构由于需要工厂预制然后运输现场安装，也有其自身不可避免的缺点，如：容易出现脱落问题、预制构件之间存在误差、外墙板缝隙处理后期更换工作较为困难、增加运输成本等。

在装配式建筑形式创新发展中，积极运用现代化施工技术，确定施工精密度，严格把好标准化生产的质量关，重视各个施工建设环节管理工作的高效进行，通过运用信息化自动化技术，优化装配式建筑性能改进，提高装配式构件的结构性能，从构件的生产、运输、安装等各个环节保证装配式结构的顺利发展。

2.3 减震、隔震设计

建筑行业关系到我国的经济发展和社会稳定，关系到国民的生命财产安全，加强对建筑结构的抗震设计，提高抗震能力，是促进社会和谐稳定的客观要求。实施科学合理的设计方法，选择科学的抗震措施，总结抗震关键节点，具有重大的社会意义。随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，在目前的发展趋势中建筑结构设计的主流趋势就是安全、低碳、环保、节能、生态。其中指标之一就是建筑的安全性，而我国目前破坏力最大的安全因素除了人为原因就是地震了，因此，加强对建筑结构的抗震设计，必然也会提升到战略新高度。特别是近十几年来四川汶川大地震、青海玉树地震等等大地震的发生，总结地震发生后建筑结构体系及各个构件与关键节点的破坏情况，《建筑抗震设计规范》也是在此基础上不停的更新，而且《建筑抗震设计规范》提出了建筑结构采用隔震与消能减震设计是一种有效地减轻地震灾害的技术，而且本规范2010 年版更是首次增加了建筑抗震性能化设计。

强化对于建筑结构设计中的抗震设计是一项系统化的设计过程，需要设计人员能够从多角度、全过程、各方面进行系统化的分析与研究，并采取科学且切实有效的方法进行抗震设计，建设抗震性能良好的高质量建筑，为地震来临减少生命和财产损失而努力。

2.4 加固改造设计

伴随着工业化用地的逐步减少，国家对节能减排要求的不断提高，新建的工厂会越来越少，而原有的工厂必须在经过改造达到国家要求标准后才能继续投入生产，这就是为什么近些年来加固改造的工程越来越多的原因。

相对于前面几种结构设计，加固改造设计对结构工程师的要求是最高的，它要求设计师在不对现有梁柱做大的变动的情况下必须在满足现有装置荷载的同时，又要满足新增荷载的需求，且还需满足结构现行规范的要求，而且还必须考虑到施工能否方便实现，真正的做到“一箭三雕”。况且通常改造必须考虑工程成本的支出，争取对现状做最小的改动而最大限度的满足甲方要求。当然，现在由于建筑业的快速发展，使其配套的加固、维修、改造等领域也越来越受社会各界的关注，新技术的涌现，也让建筑结构的加固改造能力不断增强。但是，由于不同的加固方法有不同的优缺点，而且有各自适用的范围，因此结构设计师在选用加固方法时必须具体情况具体分析，综合考虑安全性、经济性、适用性以及施工方便与否等等最终选择出最优的加固改造方案。

3 结论

综合分析，我个人认为以上四种结构型式将会成为未来建筑结构特别是工业化厂房中常见的结构型式，当然也不排除新建项目中因各种新型材料的运用而改变结构型式或框架等各种结构型式的采用，但是伴随着工业用土地用量的不断减少、项目整体预留出的设计及施工周期的缩短、工业化程度的提高、设计理念的不停更新、与国际的接轨程度越来越高，所有这些都对建筑结构设计提出了更高的标准更严的要求，项目的整体设计将会越来越困难。尽管如此，作为一名石油化工设计行业的结构工程师，我们始终应该秉承的理念是：无论何种样式的结构型式，无论对我们提出什么要求，每一次的设计就是对自己一次全新的挑战，更是一次证明自己的机会。只有这样，才能让我们永远向前，不停的探索新的领域，不停突破自己，为成为一名更加优秀的结构工程师而积蓄能量。